Linux系统的开机过程是一个复杂而精密的流程,涉及硬件初始化、系统引导、内核加载、服务启动及用户空间构建等多个阶段，这一过程从按下电源按钮开始，直到最终呈现登录界面，每个环节都紧密衔接，共同确保系统能够稳定、高效地启动。
BIOS/UEFI初始化：硬件自检与引导设备选择
开机第一步是固件程序（BIOS或UEFI）的执行，BIOS（基本输入输出系统）是固化在主板ROM中的传统固件，而UEFI（统一可扩展固件接口）则是现代系统的升级版，支持更快的启动速度和更大的硬盘分区。
固件启动后，首先会进行POST（加电自检），检测CPU、内存、硬盘等核心硬件是否正常工作，若自检通过，固件会根据预设的启动顺序（如硬盘、U盘、网络等）寻找可引导设备，对于Linux系统，固件会读取引导设备（如硬盘的MBR分区或GPT分区的EFI系统分区）中的引导程序，并将控制权交予该程序。
引导程序加载：GRUB的核心作用
引导程序是Linux开机过程中的“指挥官”，最常用的是GRand Unified Bootloader（GRUB），当固件将控制权传递给GRUB后，GRUB会完成以下任务：
- 加载配置文件：读取
/boot/grub/grub.cfg文件，该文件定义了系统启动菜单项（如不同内核版本、其他操作系统等）。 - 选择启动项：用户可通过菜单选择要启动的内核版本（如Linux 5.15或6.2），若超时未操作，则默认启动首个选项。
- 加载内核模块：GRUB会将选中的内核文件（如
vmlinuz）和初始内存盘（initrd或initramfs）加载到内存中。initrd包含驱动模块和必要工具，用于挂载根文件系统，尤其对RAID、LVM或SATA硬盘等需要额外驱动的场景至关重要。
内核启动：初始化硬件与启动PID 1
内核被加载到内存后,会开始执行初始化流程，这是Linux开机的核心阶段：
- 解压与运行：内核首先进行自我解压（若压缩过），然后跳转到入口函数
start_kernel()，启动C语言环境。 - 硬件初始化：内核会检测并初始化CPU、内存、中断控制器、磁盘控制器等硬件，加载对应驱动程序（如通过
initrd中的驱动识别根文件系统）。 - 挂载根文件系统：内核通过
initrd中的工具临时挂载根文件系统（），此时根文件系统可能位于物理分区、LVM或LUKS加密卷上。 - 启动第一个进程：内核启动系统的第一个进程（PID 1），通常是
systemd或传统的init程序，现代Linux发行版普遍采用systemd，它负责后续所有服务的启动和管理。
系统初始化：systemd接管与服务并行启动
systemd作为系统的初始化系统，通过目标单元（.target）和服务单元（.service）管理开机流程，其核心优势在于并行启动服务，显著提升开机速度：
- 基本目标切换：
systemd首先切换到default.target（默认目标），该目标会触发一系列依赖服务。 - 关键服务启动：按依赖关系启动核心服务，如挂载文件系统（
local-fs.target）、启动网络（network.target）、加载设备（sysroot.mount）等。 - 多用户模式切换：完成后，系统进入多用户模式（
multi-user.target），提供命令行界面；若启用图形界面，则进一步启动graphical.target，加载显示管理器（如GDM、SDDM）和桌面环境（如GNOME、KDE）。 - 开机启动项管理：
systemd通过systemctl enable命令管理开机自启服务，对应服务文件位于/etc/systemd/system/或/usr/lib/systemd/system/目录下。
用户空间登录：完成启动流程
当所有核心服务启动完成后,系统会显示登录界面（图形界面或命令行提示符），用户输入用户名和密码后，登录程序（如bash、zsh或图形登录器）会启动用户shell，加载用户环境变量（如.bashrc），最终呈现完整的交互界面，Linux开机过程正式结束，用户可开始操作应用程序。
Linux开机的层次化设计
Linux开机过程体现了“硬件-引导-内核-用户空间”的层次化设计：BIOS/UEFI负责硬件基础，引导程序加载内核，内核初始化硬件并启动第一个进程，systemd通过并行服务管理提升效率，最终交付用户可用的系统环境，这一流程的模块化设计不仅保证了稳定性，也为系统定制和优化提供了灵活的接口，是Linux作为开源操作系统核心优势的体现。
